NO762236L

NO762236L -

Info

Publication number: NO762236L
Application number: NO762236A
Authority: NO
Inventors: W F Hart; G D Campbell
Original assignee: Zink Co John
Priority date: 1975-07-21
Filing date: 1976-06-28
Publication date: 1977-01-24
Also published as: CA1082860A; JPS5215603A; SE7608226L; FR2318976A1; GB1535953A; NL7606055A; DE2620063A1; IT1066048B; FI762029A

Description

Fremgangsmåte for behandling av

avlut fra cellulosekoking.

Blant de forskjellige prosesser for frenfibilling av papir er den såkalte "Kraft Process" ansvarlig for en stadig større del av den sellulose som fremstilles. Andre prosesser omfatter den såkalte "soda prosess" hvor det hovedsakelig anvendes natriumhydroksyd (NaOH), videre den såkalte "sulfitt-prosess" og en del andre mer betydningsløse prosesser. Selv om den foreliggende oppfinnelse er anvendelig for gjenvinning av kjemikalier i de andre sellulosekokeprosesser beskrives den foreliggende oppfinnelse til å begynne med med betegnelser som er kjent i forbindelse med gjenvinning av svartlut fra kraft-prosessen. Ved fremstilling av kraftpapir anvendes typisk en såkalt "hvitlut" omfattende en vandig løsning av natriumsulfid og natriumhydroksyd ved oppsluttingen av treflis e.l. Den brukte kokelut som teri- betegnes som "svartlut" gjenvinnes. Denne svartlut inneholder natriumsalter av en lang rekke kompliserte kjemiske forbindelser som er avledet fra lignininnholdet i trevirket og inneholder også andre derivater fra trevirket, natriumsulfid og andre svovelholdige forbindelser.

Hittil har gjenvinningsprosesser for svartlut fra kraftprosessen gått ut på konsentrering av svartluten og forbrenning av denne i en gjenvinningskjel eller en ovn. Typiske slike ovner er beskrevet i US-PS 3.607.117, 2.582.792 og 3.574.446 og mange andre steder i litteraturen. Den konsentrerte svartlut innføres vanligvis som en dusj gjennom en dyse omtrent midt mellom topp og bunn av kjelen. Dusjen flyter ned mot kjelherden hvorved vann fordampes og karbon-holdig material delvis brennes. Dusjpartiklene samler seg i en stor haug på herden i ovnen og brennes der ved innføring av luft som rettes over haugen av brennende material. Det karbonholdige material avdestilleres enten eller brennes mens den uorganiske substans reduseres til en blanding av natriumkarbonat og natriumsulfid som inneholder forholdsvis små mengder av andre uorganiske bestanddeler. De gasser som stiger opp fra den brennende masse av lut passerer oppover gjennom ovnen i motstrømskontakt med den nedsynkende dusj og bringes deretter i kontakt med ytterligere luft for blanding med de oppstigende gasser for å gjøre forbrenningen fullstendig. Disse oppstigende gasser som forlater forbrenningskammeret bringes vanlig til å passere over kjelrør hvortil varmen overføres for å danne damp. Deretter har man forsøkt å rense gassene ved å fjerne røk og støv mens svovelforbindelser i gassene brennes til svoveldioksyd. Hittil har disse avgasser vært sluppet ut i atmosfæren sammen med andre forbrenningsprodukter og representerer således for tiden en kilde for alvorlig luftforurensning.

En natriumkarbonat-sulfidblanding fjernes som en smelte fra bunnen

av ovnen hvor den sprøytes inn i en tank med vann for å danne en oppløsning av saltene kjent som såkalt "grønnlut". Videre behandling omdanner natriumkarbonatet til natriumhydroksyd og tilveiebringer således rekonstituert kjemisk "hvitlut" som så tilbakeføres for bruk i oppsluttings- eller koke-prosessene.

Gjenvinningsovnen for svartluten er et av de mest kostbare utstyr

ved papirfremstillingsprosessen. Prosessen og reaksjonene som foregår deri er ikke fullstendig sikre. Det er ikke helt uvanlig

at det forekommer alvorlige eksplosjoner bevirket av svikt i et ovnskjel-rør som tillater at vann kommer ned på den brennende haug av svartlut på ovnsherden. I tillegg er luftforurensningsproblemene som er kjent å følge med papirfremstillingsprosesser under stadig overvåking av myndighetene og ikke bare resulterer prosessen vanligvis i utslipping av illeluktende gasser, men den partikkelfylte ut-strømning som vanlig forbindes med selluloseindustrien er blitt sterkt uønsket.

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en prosess som er i stand til å erstatte og/eller virke som et reserve-alternativ' for den hittil anvendte gjenvinningsovn for svartlut anvendt i selluloseindustrien.. Konsentrert svartlut innføres som et brennstoff i en loddrett nedoverfyrt brenner under betingelser hvori luft innføres for-å underholde forbrenningen i mengder mindre enn dem som tilsvarer støkiometriske betingelser. Dette medfører oksydasjon og omdannelse av de organiske bestanddeler til forbrennbare gasser og uorganiske faste komponenter. Som et resultat frembringes betraktelige mengder av brennbare substanser, f.eks. karbonmonoksyd, hydrogen og andre organiske brennbare gasser.

De resulterende gasser bråkjøles med en vandusj som kan omfatte resirkulert grønnlut med etterfølgende separering av damp og væske og våtskrubbingsoperasjoner på gassen for å oppfange partikkel-

formet stoff. Dampene derfra brennes deretter under oksyderende betingelser idet de varme forbrenningsprodukter bringes i kontakt med en spillvarmekjel anvendt for dampfremstilling. Rene avgasser slippes ut til atmosfæren.

Prosessen omfatter ytterligere anvendelse av annet utstyr eller forholdsregler, omfattende raffinering for å fjerne svovelholdige produkter fra de resulterende brennbare damp-produkter.

Som et resultat tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en gjenvinningsprosess for svartlut som er fri for ulempene med kostbart utstyr og eksplosjonsfare men ennå fordelaktig tilveiebringer tilstrekkelig kjemikaliegjenvinning uten luftforurensning.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares mærmere ved hjelp av de vedføyde tegninger, hvori: Fig. 1 er et prosess-strømningsskjerna som beskriver fremgangsmåten i henhold til■oppfinnelsen Fig.. 2 er et del-riss av en typisk brenner som kan anvendes ved salt-gjenvinningsprosessen for svartlut e.l. i henhold til oppfinnelsen

Fig. 3 er et frontriss av injeksjons-dysen tatt langs linjen 3-3

i fig. 3.

Fig. 4 er et toppriss av en annen utførelsesform for ovn og brenner for brenning av svartlut.

Med henvisning til tegningene, og spesielt fig. 1 innføres svartlut gjennom ledningen 10 i systemet hvor den kan oppdeles, f.eks. med 55% av strømmen ført gjennom ledningen 12 inn i brenneren 14 mens resten av strømmen sprøytes inn i forbrenningskammeret 16 gjennom ledningen 18.. Luft tilføres gjennom ledningen 20 inn i brenneren slik at brenneren 14 arbeider med mindre luftmengder enn dem som tilsvarer de støkiometriske betingelser hvorved det dannes en'stor mengde brennbare substanser. Gassene som oppstår ved forbrenningen i kammeret 16 bringes til å passere inn i en strupeseksjon 22

og deretter til bråkjølingstanken 24. Før inngangen i bråkjølings-tanken sprøytes en væske inn i gassene gjennom ledningen 26. Denne væske er typisk grønnlut tatt fra damp-væske separasjonstanken 28 og/eller bråkjølingstanken 24 ved virkningen av pumpen 30. Supleringsvann kan innføres i ledningen 26 via ledningen 32. Ytterligere porsjoner av grønnlut pumpes til ledningen 34, hvor den går inn i strupen i en venturiskrubber 36. Overskuddsmengder av grønnlut tas ut fra systemet via ledningen 38 for videre behandling til hvitlut eller andre kjemikalier som kan anvendes ved sellulose-kokingen eller papirfremstillingsprosessen. De resulterende gasser fra damp-væske separatoren 28 bringes til å passere gjennom en tåkefjerningsinnretning 4 0 og deretter gjennom ledningen 4 2 for ytterligere behandling av gassene for å utnytte deres varme-innhold. I det viste tilfelle bringes gassene til å gå inn i en forvarmer 44 tildannet som en del av avgass-skorstenen 46 hvor utløpet fører gjennom en ledning 48 til en brenner 50. Luft kan også varmeveksles med de varme avgasser i skorstenen 46 ved sin inngang via gjennomstrømningskanalen 52 og utløpet 54 til brenneren 50. Den brennbare blanding brennes så i forbrenningssonen 56 med resulterende varme gasser bragt til å strømme tvers over kjelrørene i kjelen 48

og resulterer i et damputbytte antydet gjennom ledningen 60. De resulterende avkjølte gasser tømmes så ut gjennom skorstenen 46 til atmosfæren.

En alternativ behandling av gassene som kommer ut gjennom ledningen 42 kan anvendes ved de prosesser hvor gassene inneholder store mengder av svovelholdige produkter som i kraftprosessen. Det kan da anvendes passende og-kjente typer av gass-renseprosesser

(f.eks. med aminer) generelt betegnet med 70 idet eventuelle verdi-fulle svovelforbindelser som kan anvendes på. nytt og som kommer ut derfra passerer via ledningen 72 tilbake til prosessen enten gjennom ledningen 72a til forbrenningskammeret eller gjennom ledningen 72b til skrubberinnløpet.

Utførelseseks émpe1

Et typisk eksempel på anvendelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er en utførelsesform hvor ca. 11340 kg/time svartlut med 60% tørrstoffinnhold ved en temperatur på 121°C forstøves fint ved å passere gjennom en brenner. Alternativt brennes bare en del av svartluten direkte i brenneren idet resten sprøytes inn i selve forbrenningskammeret.

Luft tilføres brenneren i en mengde av 1435.2 mol pr. time slik at den utgjør 55% av det støkiometriske luftbehov for den totale svartlutstrøm som brennes. Mengden av svartlut som tilføres brenneren må være tilstrekkelig til å gi en stabil flamme og tilstrekkelig varme for forbrenning av den resterende del. Den resulterende forbrenningsprosess foregår ved 982°C og gir 26.7% brennbare gasser på basis av tørrstoffinnholdet. Forbrenningskammeret er konstruert slik at det er en oppholdstid under forbrenningen-på fra 1-3 sekunder deri.<*>' De resulterende forbrenningsgasser og faststoffer har følgende sammensetning:

Grønnlut pluss eventuelt suppleringsvann innføres i gassene med en hastighet på omtrent 667 l/min. Denne bråkjølingsprosess reduserer temperaturen for gassene og materialene inne i bråkjølingstanken til et temperaturområde fra 82 - 93°C. Grønnlut fjernes fra systemet for videre behandling og bruk. Grønnluten fjernes med en hastighet på omtrent 402 l/min. og har et kjemikalieinnhold som følger:

De resulterende gasser og eventuelle partikler deri passerer gjennom en venturiskrubber for å fjerne resten av partikkelformet material idet grønnlut injiseres som skrubbemedium. Separering gjennomføres i damp-væske separatoren. Gassene i separatoren har omtrent samme temperatur som i bråkjølingstanken. De resulterende gasser i utstrømningen fra separatoren har følgende sammensetning:

Det er denne partikkelfri gass som så bringes til å passere inn i

en forvarmer og deretter anvendes som brensel i en spillvarmekjel-ovn hvor forbrenning av produktene foregår, idet varmen anvendes for å danne damp. Rene gasser slippes så ut til atmosfæren.

Med henvisning til fig. 2 omfatter en typisk brenner vist i tverrsnitt et hus som passende er beskyttet ved hjelp av et ildfast material og festet til et forbrenningskammer 82. Et luftinnløp 84 er forbundet med et overtrykkskammer 86 hvorigjennom luft tilslutt går inn i innløpssonen 88 for passering gjennom ledeplaten 96. Egnede innretninger omfattende et innløp 90 for svartlut tilveiebringer en ledning for tilførsel av denne til en forstøvningsdyse 92. Dette innløp er regulerbart montert inne i et hus 94 som ender nær dysen i en konisk luft-avbøyings-ledeplate 96 med et flertall åpninger 98 deri. Det er anordnet en passende tenninnretning 100.

En alternativ utførelsesform for en brennerinnretning er vist i

fig. 4 bestående av et sylindrisk hus eller forbrenningskammer 16a

hvor det rundt omkretsen er anbragt et flertall brennere 14A, 14B,

14C og 14D. Mellom dem er det anordnet innretninger for injisering av svartlut som en fin dusj ved 18A, 18B, 18C og 18D. Det forstås imidlertid at brennere og forstøvnings-forbrenningskammeret kan anordnes i forskjellige utførelsesformer og kombinasjoner innenfor rammen for oppfinnelsen, og selve prosessen kan modifiseres til å anvendes for andre typiske natrium-base gjenvinningsprosesser anvendt i celluloseindustrien, f.eks. sodaprosessen, etc.

Foretrukket inneholder den tilførte svartlut over 50% tørrstoff,

selv om væsker som inneholder mindre mengder faststoff også kan komme til anvendelse. Vanligvis reduseres fuktighetsinnholdet ved hjelp av inndampningsinnretninger e.l. før luten underkastes fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Luft til den første brenner innstilles slik at mengden tilsvarer

40 til 80% av det støkiometriske behov på basis av svartluten. I enkelte tilfeller kan brenneren eller brennere hvori en del av svartluten føres drives ved støkiometriske betingelser for denne mengde av svartlut. Når den resterende del av svartlut injiseres i forbrenningsspnen må imidlertid samlet distøkiometriske betingelser være underoppfylt som nevnt. Temperaturen i forbrenningssonen bør foretrukket ikke være over 1204°G med foretrukket temperaturområde 760 - 1204°C. Oppholdstiden kan variere fra 0.6 til 6 sekunder.

I enkelte tilfeller tilføres ekstra eller spill-brennstoff til enten de første eller andre brennere 14 henhv. 50 når det er behov for ytterligere varme.

På grunn av fraværet av en smelteherd eller et smeltelag og fullstendig partikkelfjernelse før varmegjenvinning krever fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utstyr med lavere anleggsomkostninger uten eksplosjonsfare, tilstopping av kjel og varmeveksler eller utsendelse av partikkelformede eller illeluktende substanser, mens oppfinnelsen ennå utnytter varmeinnholdet i gassproduktene fra prosessen. Dette oppnås ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen hvor først svartluten brennes direkte med utilstrekkelig oksygen i en brenner og med etterfølgende gjenvinning og separering av gassformet og partikkelformet material ved de prosesser som er vist heri eller ved elektrostatisk utfelling, eller bruk av posefiltere etter en brå- kjøling av de resulterende produkter fra forbrenningen.

Claims

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig behandling av en strøm av svartlut fra kraft- eller sodaprosesseri, karakterisert ved at strømmen injiseres i en brenner forbundet med et forbrenningskammer, strømmen blandes med en mengde luft som ved og etter antennelse er mindre-énn den som tilsvarer det støkiometriske oksygenbehov for totalt å oksydere den nevnte strøm, men tilstrekkelig til å opprettholde stabil forbrenning, de gassformede og faste produkter fra forbrenningen bråkjøles og skrubbes med vann og/eller vandig grønnlut for i det vesentlige å fjerne faststoffene og således danne den nevnte vandige grønnlut, de gassformede produkter skilles fra den nevnte vandige grønnlut, en del av den vandige grønnlut pumpes til bråkjølings- og skrubbe-trinnene idet supplerende vann tilsettes etter.behov, og en del av den vandige grønnlut fjernes for annen anvendelse.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at de gassformede produkter brennes med luft til fullstendig forbrenning for å tilveiebringe varme til en kjel for å frembringe damp produktene fra forbrenningen slippes ut, og den gassformede del og luften forvarmes, ved varmeveksling med de nevnte produkter som slippes ut fra forbrenningen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det tilsettes brenselsgass eller væske til de nevnte gassformede produkter før .de brennes i den nevnte spillvarmekjel.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at de nevnte gassformede produkter brennes.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at svartluten tilsettes brenselsgass eller væske ved injiseringen i brenneren.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at eventuelle svovelholdige produkter i den gassformede del fjernes og gjenvinnes.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at de svovelholdige produkter av gruppen' -omfattende Hj S, Na2 S og NaHS resirkuleres tilbake til et av forbrenningskammerne etter den nevnte bråkjøling og skrubbing.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at den resulterende gassformede del brennes med luft til fullstendig forbrenning i en spillvarmekjel for å frembringe damp, produktene fra den fullstendige forbrenning slippes ut, og den resulterende gassformede del og luft forvarmes ved varmeveksling med de nevnte produkter som slippes ut.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at svartlutstrømmen deles opp i en første og en annen porsjon, den første porsjon av svartlutstrømmen injiseres i brenneren, og den annen porsjon injiseres i forbrenningskammeret.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at den første del brennes med tilstrekkelig luft til å opprettholde støkiometriske betingelser i brenneren.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at de gassformede og faste produkter fra forbrenningen bråkjøles med vann og/eller vandig grønnlut for å redusere deres temperatur og fjerne en del av faststoffene for på denne måte å danne den vandige grønnlut, og de gassformede og resterende faststoff-produkter fra forbrenningen skrubbes i en venturiskrubber og bevirker ytterligere fjernelse av de nevnte resterende faststoffprodukter fra gassene for å danne vandig grønnlut.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at de nevnte gassformede produkter brennes med luft til fullstendig forbrenning i en spillvarmekjel for å frembringe damp, produktene fra forbrenningen slippes ut, og den gassformede del og luft forvarmes ved varmeveksling med de nevnte produkter som slippes ut fra forbrenningen.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at det tilsettes brenselsgass eller væske til de nevnte gassformede produkter før de brennes i den nevnte spillvarmekjel.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav-11, karakterisert ved at de gassformede produkter brennes.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at det tilsettes brenselsgass eller væske til svartluten ved dennes injisering i brenneren.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at eventuelle svovelholdige produkter i den gassformede del fjernes og gjenvinnes.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, karakterisert ved at de svovelholdige produkter av gruppen bestående av I^ S, Na2 § og NaHS resirkuleres tilbake i en av de nevnte forbrenningskammere og underkastes den nevnte bråkjøling og skrubbing.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert ved at den resulterende gassformede del brennes med luft til fullstendig forbrenning i en spillvarmekjel for å frembringe damp, produktene fra den nevnte fullstendige forbrenning slippes ut, og den resulterende gassformede del og luft forvarmes ved varmeveksling med de nevnte produkter.som slippes ut.

19. Fremgangsmåte som angitt.i krav 11, karakterisert ved at strømmen deles i en første og en annen del, den første del av strømmen injiseres i brenneren, og den annen del injiseres i forbrenningskammeret.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 19, karakterisert ved at den nevnte første del brennes med tilstrekkelig luft til å opprettholde støkiometriske betingelser i brenneren.